CN115395860A - 电力转换装置以及电力转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易地实现基于可靠性高的电感的估计结果进行控制的电力转换装置以及电力转换方法。电力转换装置(2)包括：检查电压施加部(115)，从电力转换电路(10)向电动机施加大小根据时间的经过而变化的检查电压；限制控制部(116)，从电力转换电路(10)向电动机施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机的旋转；曲线生成部(130)，基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路(10)与电动机之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机的电感之间的关系的电感曲线；电感估计部(119)，基于流过电动机的电流和电感曲线来估计电感；以及PWM控制部(114)，基于电感的估计结果来控制电力转换电路(10)。

Description

电力转换装置以及电力转换方法

技术领域

本发明涉及电力转换装置和电力转换方法。

背景技术

在专利文献1中公开了一种控制方法，其使用根据IPM电动机的控制装置的内部信号通过运算得到的转子磁极位置的估计信号和转子速度估计信号，控制IPM电动机的电枢旋转磁场和转子速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4228651号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明提供一种能够容易地实现基于可靠性高的电感的估计结果进行控制的电力转换装置。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式中的电力转换装置具备：检查电压施加部，从电力转换电路向电动机施加检查电压，该检查电压的大小随着时间的经过而变化；限制控制部，从电力转换电路向电动机施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机的旋转；曲线生成部，基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路述电动机之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机的电感之间的关系的电感曲线；电感估计部，基于流过电动机的电流和电感曲线来估计电感；以及控制部，基于电感的估计结果来控制电力转换电路。

本发明的另一方式中的电力转换方法包括：从电力转换电路向电动机施加检查电压，该检查电压的大小随着时间的经过而变化；从电力转换电路向电动机施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机的旋转；基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路与电动机之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机的电感之间的关系的电感曲线；基于流过电动机的电流和电感曲线来估计电感；以及基于所述电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可容易地实现基于可靠性高的电感的估计结果进行控制的电力转换装置。

附图说明

图1是例示驱动***的概略结构的示意图。

图2是更详细地例示控制电路的结构的框图。

图3是例示生成第一电感曲线时的信息的输入输出的框图。

图4是例示生成第一电感曲线时的磁极位置的估计原理的示意图。

图5是例示第一检查电流和第一检查电压的曲线图。

图6是例示第一检查电流和第一检查电压的曲线图。

图7是例示第一电感曲线的曲线图。

图8是例示在生成第二电感曲线时的信息的输入输出的框图。

图9是例示生成第二电感曲线时的磁极位置的估计原理的示意图。

图10是例示第二检查电流和第二检查电压的曲线图。

图11是例示第二电感曲线的曲线图。

图12是例示控制电路的硬件结构的框图。

图13是例示电力转换电路的控制过程的流程图。

图14是例示第一电感曲线的生成过程的流程图。

图15是例示第二电感曲线的生成过程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

(驱动***)

图1所示的驱动***1是由电动机3对驱动对象进行驱动的***。驱动***1具备电动机3和电力转换装置2。电动机3是同步电动机。电动机3也可以是具有凸极性的同步电动机。具有凸极性是指在旋转坐标系的坐标轴之间电感不同。旋转坐标系是与电动机3的磁极位置同步旋转的坐标系。作为具有凸极性的同步电动机的具体例子，可以列举IPM(Interior Permanent Magnet，内部永磁体)电动机或同步磁阻电动机等。IPM电动机的磁极位置例如是埋入铁心的永久磁铁所形成的励磁的磁极的位置。同步磁阻电动机的磁极位置例如是电感最大的位置。

电力转换装置2将从电源4(例如电力***)供给的初级侧电力转换为次级侧电力并向电动机3供给。初级侧电力可以是直流电力，也可以是交流电力。次级侧电力是交流电力。以下，例示初级侧电力以及次级侧电力为三相交流电力的情况下的电力转换装置2的结构。

电力转换装置2具备电力转换电路10和控制电路100。电力转换电路10将初级侧电力转换为次级侧电力并向电动机3供给。作为一例，电力转换电路10具有整流电路11、逆变器电路15和电流传感器16。

整流电路11例如是包含多个二极管12的二极管桥式电路，将初级侧电力转换为直流电力而向直流母线13P、13N输出。平滑电容器14使直流母线13P、13N中的直流电压平滑化。逆变器电路15进行上述直流电力与次级侧电力之间的电力转换。例如，逆变器电路15在动力运行状态下，将直流电力转换为次级侧电力而向电动机3供给，在再生状态下，将电动机3发电的次级侧电力转换为直流电力。例如，逆变器电路15具有多个开关元件17，通过切换多个开关元件17的接通/断开来进行上述电力转换。开关元件17例如是功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等，根据栅极驱动信号切换接通/断开。

电流传感器16检测在逆变器电路15与电动机3之间流动的电流(以下，称为“次级侧电流”)。例如，电流传感器16既可以构成为检测次级侧电力的全相(U相、V相以及W相)的电流，也可以构成为检测次级侧电力的任意两相的电流。只要不产生零相电流，则由于U相、V相以及W相的电流的合计为零，因此在检测两相电流的情况下也能够得到全相的电流的信息。

以上所示的电力转换电路10的结构只是一例。电力转换电路10的结构只要能够将初级侧电力转换为次级侧电力而供给至电动机3，则也能够如以下这样进行变更。例如，整流电路11也可以是将交流电力转换为直流电力的PWM转换器电路。电力转换电路10也可以是不经过直流化而进行初级侧电力和次级侧电力的双方向的电力转换的矩阵转换器电路。在电源电力为直流电力的情况下，电力转换电路10也可以不具有整流电路11。

控制电路100生成用于使电动机3进行所希望的动作的控制指令，并控制电力转换电路10以生成追随控制指令的次级侧电力。作为所希望的动作的具体例，可以举出产生与目标转矩对应的转矩、以追随目标速度的速度旋转等。若电力转换电路10为电压型，则控制指令至少包含电压指令，若电力转换电路10为电流型，则控制指令至少包含电流指令。在电力转换电路10为电压型的情况下，控制电路100以将与电压指令对应的次级侧电压施加于电动机3的方式控制电力转换电路10。在电力转换电路10为电流型的情况下，控制电路100以使与电流指令对应的次级侧电流向电动机3流通的方式控制电力转换电路10。

例如，控制电路100具有驱动控制部111、电流信息获取部112、磁极位置估计部113以及PWM控制部114作为功能上的结构(功能块)。驱动控制部111生成用于使电动机3进行所希望的动作的电压指令。例如，驱动控制部111生成与电动机3的转子的磁极同步旋转的旋转坐标系中的电压指令。作为旋转坐标系的具体例子，例如可举出以电动机3的转子的旋转中心为原点的γδ坐标系。γδ坐标系例如具有以追随电动机3的转子的磁极位置的方向为目的的γ轴、和与γ轴垂直的δ轴。磁极位置例如由固定于电动机3的定子的固定坐标系中的磁极的旋转角度(电角)表示。例如，驱动控制部111生成γ轴电压指令Vγ_ref和δ轴电压指令Vδ_ref。γ轴电压指令Vγ_ref是表示电压指令的电压指令矢量的γ轴分量。δ轴电压指令Vδ_ref是上述电压指令矢量的δ轴分量。

电流信息获取部112基于电流传感器16的检测结果获取次级侧电流的信息。例如，电流信息获取部112基于由电流传感器16检测出的U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw，计算γδ坐标系中的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ。γ轴电流iγ是表示次级侧电流的电流矢量的γ轴分量。δ轴电流iδ是上述电流矢量的δ轴分量。例如，电流信息获取部112对U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw进行三相二相转换而计算固定坐标系中的电流矢量，对固定坐标系中的电流矢量进行基于上述磁极位置(包括磁极位置的估计值)的坐标转换，计算γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ。

磁极位置估计部113基于次级侧电压和次级侧电流来估计电动机3的磁极位置θ。例如，磁极位置估计部113基于γ轴电压指令Vγ_ref、δ轴电压指令Vδ_ref、γ轴电流iγ、δ轴电流iδ来估计电动机3的磁极的位置。例如，磁极位置估计部113基于γ轴电压指令Vγ_ref及δ轴电压指令Vδ_ref、γ轴电流iγ及δ轴电流iδ、电动机3的绕组电阻R、电动机3的第一电感Lγ、电动机3的第二电感Lδ而计算感应电压矢量，基于感应电压矢量的方向估计电动机3的磁极的位置。第一电感Lγ是γ轴磁通(由γ轴电流iγ在γ轴方向上产生的磁通)相对于γ轴电流iγ的比例常数。第二电感Lδ是δ轴磁通(由δ轴电流iδ在δ轴方向上产生的磁通)相对于δ轴电流iδ的比例常数。

PWM控制部114控制电力转换电路10，使得向电动机3施加与驱动控制部111计算出的电压指令对应的次级侧电压。例如，PWM控制部114基于驱动控制部111计算出的γ轴电压指令Vγ_ref、δ轴电压指令Vδ_ref和磁极位置估计部113估计出的磁极位置θ，计算固定坐标系中的电压指令矢量，对固定坐标系中的电压指令矢量进行二相三相转换，计算U相、V相和W相的各相的电压指令。PWM控制部114切换多个开关元件17的接通/断开，以便将与U相的电压指令对应的电压施加于电动机3的U相，将与V相的电压指令对应的电压施加于电动机3的V相，将与W相的电压指令对应的电压施加于电动机3的W相。另外，磁极位置估计部113的磁极位置θ的估计结果用于上述的电流信息获取部112的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ的计算。

如以上所例示的那样，在控制电力转换电路10以使电动机3进行所希望的动作时，进行基于电动机3的绕组电阻以及电感等的运算。为了进行适当的控制，针对电动机3的绕组电阻及电感，要求使用可靠性高的值。特别是电动机3的电感由于磁通的饱和而变化。因此，只要不进行考虑了由磁通的饱和引起的电感变化的运算，则有可能因运算结果的误差而导致电动机3的动作的稳定性降低。

为了进行考虑了由磁通的饱和引起的电感变化的运算，考虑基于表示次级侧电流(在电力转换电路10与电动机3之间流动的电流)与电感的关系的电感曲线，随时计算与当前流动的次级侧电流对应的电感。若还考虑电动机3的个体差别，则期望预先对每个电动机3预先生成并存储适当的电感曲线，但生成并存储电感曲线并不容易。

为了生成电感曲线，需要在沿着相对于电动机3的转子的固定方向改变次级侧电流的大小的同时，基于次级侧电流与次级侧电压之间的关系来计算电感。当电动机3的转子由于次级侧电流的供给而旋转时，次级侧电流相对于转子的方向改变，因此无法向上述固定方向持续供给次级侧电流。因此，要求在将电动机3的转子固定的状态下供给次级侧电流等，在与通常的运转不同的条件下进行试验。

控制电路100构成为执行：使大小随着时间的经过而变化的检查电压从电力转换电路10施加于电动机3；从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机3的旋转；基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机3的电感之间的关系的电感曲线；基于流过电动机3的电流和电感曲线来估计电感；以及基于电感的估计结果来控制电力转换电路10。

根据该结构，由于通过施加检查电压而产生的电动机3的旋转被施加的限制电压限制，因此能够容易地改变检查电压，对幅度宽的电流范围生成电感曲线。因此，在幅度宽的电流范围内，能够以高可靠性估计电感。因此，能够容易地实现基于可靠性高的电感的估计结果进行控制。

例如如图2所示，控制电路100还具有检查电压施加部115、磁极位置估计部120、限制控制部116、曲线生成部130、曲线存储部118和电感估计部119作为功能块。检查电压施加部115从电力转换电路10向电动机3施加大小根据时间的经过而变化的检查电压。检查电压可以至少包含交流分量。在该情况下，检查电压施加部115也可以使检查电压的振幅作为检查电压的大小根据时间的经过而变化。检查电压也可以包含交流分量和直流分量。在该情况下，检查电压施加部115也可以使直流分量的大小作为检查电压的大小，而根据时间的经过而变化。

例如，检查电压施加部115生成用于施加检查电压的电压指令，并输出到PWM控制部114。

磁极位置估计部120估计电动机3的磁极位置θ。上述的磁极位置估计部113基于电动机3的电感来估计磁极位置θ。与此相对，磁极位置估计部120通过不基于电动机3的电感的方法来估计磁极位置θ。例如，磁极位置估计部120从电力转换电路10向电动机3施加交流的搜索电压，根据与搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的搜索电流来估计磁极位置θ。搜索电压例如可以是比电动机3能够追随的频率高的频率的高频电压。磁极位置估计部120生成用于施加搜索电压的电压指令，并输出到PWM控制部114。

限制控制部116从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机3的旋转。例如，限制控制部116为了将电动机3的旋转速度保持为零，计算与在γδ坐标系中所需的限制电压对应的电压指令，并输出到PWM控制部114。

PWM控制部114控制电力转换电路10，使得向电动机3施加与检查电压施加部115、磁极位置估计部120以及限制控制部116计算出的电压指令对应的次级侧电压。例如，PWM控制部114基于限制控制部116计算出的限制电压和磁极位置估计部120估计出的磁极位置θ，计算固定坐标系中的电压指令矢量，对固定坐标系中的电压指令矢量进行二相三相转换，计算U相、V相以及W相的各相的电压指令。PWM控制部114切换多个开关元件17的接通/断开，以便将与U相的电压指令对应的电压施加于电动机3的U相，将与V相的电压指令对应的电压施加于电动机3的V相，将与W相的电压指令对应的电压施加于电动机3的W相。

曲线生成部130基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机3的电感之间的关系的电感曲线。例如，曲线生成部130按照检查电压施加部115随着时间的经过而变化的检查电压的大小，基于检查电压和检查电流来计算电感，并将电感与检查电流的大小关联地存储在曲线存储部118中。由此，将电感曲线存储在曲线存储部118中。

在检查电压施加部115使检查电压的振幅随着时间的经过而变化的情况下，曲线生成部130将电感与检查电流的振幅关联起来。在检查电压施加部115使上述直流分量的大小随着时间的经过而变化的情况下，曲线生成部130也可以使电感与检查电流的直流分量的大小关联。

电感估计部119在曲线存储部118中存储有电感曲线之后，基于流过电动机3的电流和曲线存储部118所保存的电感曲线来估计电动机3的电感。

磁极位置估计部113基于由电感估计部119估计的电感的估计结果，进行上述的磁极位置θ的估计。因此，PWM控制部114(控制部)基于电感估计部119对电感的估计结果来控制电力转换电路10。磁极位置估计部113除了基于电感估计部119对电感的估计结果来进行磁极位置θ的估计之外，驱动控制部111也可以基于电感估计部119对电感的估计结果来计算γ轴电压指令Vγ_ref和δ轴电压指令Vδ_ref。

检查电压施加部115也可以沿着电动机3的旋转坐标系中的第一坐标轴，从电力转换电路10向电动机3施加大小随着时间的经过而变化的第一检查电压。另外，沿着第一坐标轴的电压是指，向与生成沿着第一坐标轴的磁场的电流相同的方向施加的电压，由沿着第一坐标轴的矢量来表示。

在检查电压施加部115从电力转换电路10向电动机3施加沿着第一坐标轴的第一检查电压的情况下，限制控制部116也可以从电力转换电路10向电动机3施加沿着与第一坐标轴垂直的第二坐标轴的第一限制电压，以限制由第一检查电压的施加引起的电动机3的旋转。曲线生成部130也可以基于第一检查电压和与第一检查电压而在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一检查电流之间的关系，生成表示沿着第一坐标轴的电流与电感的关系的第一电感曲线。电感估计部119也可以基于沿着第一坐标轴的电流和第一电感曲线来估计与第一坐标轴对应的第一电感。

磁极位置估计部113也可以基于由电感估计部119对第一电感的估计结果，进行上述的磁极位置θ的估计。在该情况下，PWM控制部114(控制部)基于电感估计部119对第一电感的估计结果来控制电力转换电路10。磁极位置估计部113除了基于电感估计部119对第一电感的估计结果来进行磁极位置θ的估计以外，驱动控制部111也可以基于由电感估计部119对第一电感的估计结果来计算γ轴电压指令Vγ_ref以及δ轴电压指令Vδ_ref。

沿着第一坐标轴的电流与电感的关系表示沿着第一坐标轴的电流与第一坐标轴的电感之间的关系。沿着第一坐标轴的电流是指生成沿着第一坐标轴的磁场的电流。第一坐标轴的电感是沿着第一坐标轴的磁通相对于沿着第一坐标轴的电流的比例常数。

检查电压施加部115也可以将以追随通过磁极位置θ的方向为目的的γ轴的方向作为第一坐标轴，将第一检查电压从电力转换电路10施加到电动机3。例如，检查电压施加部115在γδ坐标系中，以沿着γ轴的方式计算第一检查电压，并输出到PWM控制部114。在该情况下，限制控制部116在γδ坐标系中，以沿着δ轴的方式计算第一限制电压，并输出到PWM控制部114。

例如，PWM控制部114基于检查电压施加部115计算出的第一检查电压、限制控制部116计算出的第一限制电压、以及磁极位置估计部120估计出的磁极位置θ，计算固定坐标系中的电压指令矢量，对固定坐标系中的电压指令矢量进行二相三相转换，计算U相、V相以及W相的各相的电压指令。PWM控制部114切换多个开关元件17的接通/断开，以便将与U相的电压指令对应的电压施加于电动机3的U相，将与V相的电压指令对应的电压施加于电动机3的V相，将与W相的电压指令对应的电压施加于电动机3的W相。

图3是例示生成第一电感曲线时的信息的输入输出的框图。检查电压施加部115将包含交流电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压的第一检查电压从电力转换电路10施加于电动机3。

例如，检查电压施加部115基于随着时间的经过而变大的第一直流电流idc1、和电流信息获取部112计算出的γ轴电流iγ的偏差，计算第一直流电压Vdc1。与第一直流电流idc1随着时间的经过而变大对应，第一直流电压Vdc1也随着时间的经过而变大。检查电压施加部115从电力转换电路10向电动机3施加第一检查电压，该第一检查电压包含磁极位置估计部120生成的第一搜索电压Vinj1和第一直流电压Vdc1。例如，检查电压施加部115将第一搜索电压Vinj1和第一直流电压Vdc1相加，计算出沿着γ轴的第一检查电压V11。检查电压施加部115将第一检查电压V11作为γ轴电压指令Vγ_ref输出到PWM控制部114。

检查电压施加部115例如使用第一直流电流idc1与γ轴电流iγ的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算第一直流电压Vdc1。

限制控制部116基于零与电动机3的转子的旋转角频率ω的偏差算出第一限制电流i12，基于第一限制电流i12与电流信息获取部112算出的δ轴电流iδ的偏差，算出沿着δ轴的第一限制电压V12。限制控制部116将第一限制电压V12作为δ轴电压指令Vδ_ref输出到PWM控制部114。

限制控制部116例如使用零与旋转角频率ω的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算第一限制电流i12。限制控制部116例如使用第一限制电流i12与δ轴电流iδ的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算第一限制电压V12。

磁极位置估计部120从电力转换电路10向电动机3施加交流的第一搜索电压，基于与第一搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一搜索电流来估计磁极位置。磁极位置估计部120也可以将沿着γ轴的第一搜索电压Vinj1包含于第一检查电压V11而从电力转换电路10施加于电动机3，基于第一搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置。例如，磁极位置估计部120包括搜索电压重叠部121、坐标转换部122和搜索电流提取部123、124。

搜索电压重叠部121将第一搜索电压Vinj1输出至检查电压施加部115。相应地，如上所述，检查电压施加部115将第一搜索电压Vinj1和第一直流电压Vdc1相加，来计算第一检查电压V11。由此，在第一检查电压V11中包含第一搜索电压Vinj1。

坐标转换部122对电流信息获取部112计算出的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ进行向使γδ坐标系旋转了-45°的坐标系的转换，计算电流iγ11、iγ12。电流iγ11是通过施加第一检查电压V11而在电力转换电路10与电动机3之间流动的电流中的、沿着相对于γ轴为+45°的方向的分量。电流iγ12是通过施加第一检查电压V11而在电力转换电路10与电动机3之间流动的电流中的、沿着相对于γ轴为-45°的方向的分量。

搜索电流提取部123通过带通滤波处理等，提取电流iγ11中的与第一搜索电压Vinj1对应的分量即第一搜索电流ih11，并计算其振幅。搜索电流提取部123通过带通滤波处理等，提取电流iγ12中的与第一搜索电压Vinj1对应的分量即第一搜索电流ih12，并计算其振幅。

磁极位置估计部120以缩小第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅的偏差的方式计算出γ轴的旋转角频率ω，对旋转角频率ω进行积分来计算磁极位置θ。例如，磁极位置估计部120使用第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅的偏差进行积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算旋转角频率ω。

在γ轴通过磁极位置的情况下，电感的值相对于磁极位置的方向呈线对称地变化，因此第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅的偏差为零，将第一搜索电流ih11与第一搜索电流ih12合成后的第一搜索电流ih10的大小成为极大或极小。在γ轴偏离磁极位置的情况下，在第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅之间产生差。图4是例示生成第一电感曲线时的磁极位置的估计原理的示意图。在图4中，d轴是通过磁极位置的坐标轴，q轴是以电角度垂直于d轴的坐标轴。例如，如图4的(a)所示，在γ轴相对于磁极位置(d轴)向正方向(朝向q轴的方向)偏移的情况下，若d轴的电感Ld比q轴的电感Lq小，则第一搜索电流ih12的振幅比第一搜索电流ih11的振幅大。通过以缩小第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅的偏差的方式计算出γ轴的旋转角频率ω，对旋转角频率ω进行积分而算出的γ轴的位置接近通过磁极位置的d轴的位置。

如图4的(b)所示，当γ轴与d轴一致时，第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅相等。在该状态下，γ轴的旋转角频率ω成为磁极的旋转角频率ω的估计结果，旋转角频率ω的积分结果成为磁极位置θ的估计结果。

返回图3，PWM控制部114基于检查电压施加部115输出的γ轴电压指令Vγ_ref、限制控制部116输出的δ轴电压指令Vδ_ref、磁极位置估计部120估计出的磁极位置θ，计算固定坐标系中的电压指令矢量，对固定坐标系中的电压指令矢量进行二相三相转换，计算U相、V相以及W相的各相的电压指令。PWM控制部114切换多个开关元件17的接通/断开，以便将与U相的电压指令对应的电压施加于电动机3的U相，将与V相的电压指令对应的电压施加于电动机3的V相，将与W相的电压指令对应的电压施加于电动机3的W相。

曲线生成部130基于第一检查电压V11和与第一检查电压V11对应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一检查电流i11(参照图4)的关系，生成表示沿着γ轴(第一坐标轴)的电流与电感的关系的第一电感曲线PLγ。例如，曲线生成部130基于包含上述第一搜索电压Vinj1的第一检查电压V11与包含第一搜索电流ih10的第一检查电流i11的关系，生成第一电感曲线PLγ。

例如，曲线生成部130具有电感计算部131和关联处理部132。电感计算部131基于作为第一搜索电压Vinj1的振幅的搜索电压振幅Vh1、第一搜索电流ih10的振幅、以及第一搜索电压的频率fh1来计算第一电感Lγ。如上所述，在γ轴与d轴一致的状态下计算出的第一电感Lγ相当于d轴的电感Ld。关联处理部132将第一电感Lγ和与第一检查电流i11的大小相当的第一直流电流idc1关联地存储在曲线存储部118中。通过按照随着时间的经过而变大的第一直流电流idc1的值，将第一电感Lγ和第一直流电流idc1关联的记录存储在曲线存储部118中，从而在曲线存储部118中保存第一电感曲线PLγ。

检查电压施加部115也可以针对正方向和负方向这两者，随着时间的经过而增大第一直流电流idc1。图5是例示第一直流电流idc1随着时间的经过而向正方向变大的情况下的第一检查电流和第一检查电压的曲线图。图5的(a)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第一检查电流的瞬时值。图5的(b)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第一检查电压的瞬时值。图5的(b)表示包含随着时间的经过而向正方向增加的第一直流电压Vdc1和第一搜索电压Vinj1的第一检查电压V11的时间变化。图5的(a)表示与第一检查电压V11的时间变化对应的第一检查电流i11的时间变化。随着第一直流电流idc1向正方向变大，与第一搜索电压Vinj1对应的第一搜索电流ih10的振幅变大。

图6是例示第一直流电流idc1随着时间的经过而向负方向变大的情况下的第一检查电流和第一检查电压的曲线图。图6的(a)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第一检查电流的瞬时值。图6的(b)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第一检查电压的瞬时值。图6的(b)表示包含随着时间的经过而向正方向增加的第一直流电压Vdc1和第一搜索电压Vinj1的第一检查电压V11的时间变化。图6的(a)表示与第一检查电压V11的时间变化对应的第一检查电流i11的时间变化。随着第一直流电流idc1向负方向变大，与第一搜索电压Vinj1对应的第一搜索电流ih10的振幅变小。

图7是例示基于图5以及图6所示的第一检查电压以及第一检查电流而生成的第一电感曲线的曲线图。图7的横轴表示第一检查电流的大小。根据图5以及图6所示的第一检查电压以及第一检查电流，生成第一电感Lγ随着第一直流电流idc1向负方向增大而变大、第一电感Lγ随着第一直流电流idc1向正方向增大而变小的第一电感曲线PLγ。在曲线存储部118中保存有第一电感曲线PLγ之后，上述的电感估计部119基于电流信息获取部112计算出的γ轴电流iγ和第一电感曲线PLγ，来估计第一电感Lγ。

检查电压施加部115也可以在与使第一检查电压施加于电动机3的期间不同的期间，使沿着第二坐标轴的第二检查电压从电力转换电路10施加于电动机3。在该情况下，限制控制部116也可以从电力转换电路10向电动机3施加沿着第一坐标轴的第二限制电压，以限制由第二检查电压的施加引起的电动机3的旋转。曲线生成部130也可以基于第二检查电压和与第二检查电压而在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二检查电流的关系，进一步生成表示沿着第二坐标轴的电流与电感的关系的第二电感曲线。电感估计部119也可以基于沿着第二坐标轴的电流和第二电感曲线，进一步估计与第二坐标轴对应的第二电感。

磁极位置估计部113也可以基于电感估计部119对第一电感以及第二电感的估计结果，进行上述的磁极位置θ的估计。在该情况下，PWM控制部114(控制部)基于电感估计部119对第一电感以及第二电感的估计结果来控制电力转换电路10。磁极位置估计部113除了基于电感估计部119对第一电感以及第二电感的估计结果来进行磁极位置θ的估计以外，驱动控制部111也可以基于电感估计部119对第一电感以及第二电感的估计结果来计算γ轴电压指令Vγ_ref以及δ轴电压指令Vδ_ref。

在第一检查电压施加于电动机3的期间，磁极位置估计部120也可以如上述那样将沿着第一坐标轴的第一搜索电压包含于第一检查电压而从电力转换电路10施加于电动机3，基于与第一搜索电压对应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一搜索电流来估计磁极位置。曲线生成部130也可以基于包含第一搜索电压的第一检查电压与包含第一搜索电流的第一检查电流的关系，生成第一电感曲线。

在第二检查电压施加于电动机3的期间，磁极位置估计部120也可以将沿着第二坐标轴的第二搜索电压包含于第二检查电压而从电力转换电路10施加于电动机3，基于与第二搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二搜索电流来估计磁极位置。曲线生成部130也可以基于包含第二搜索电压的第二检查电压与包含第二搜索电流的第二检查电流之间的关系，生成第二电感曲线。

图8是例示生成第二电感曲线时的信息的输入输出的框图。检查电压施加部115将包含交流电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压的第二检查电压从电力转换电路10施加于电动机3。

例如，检查电压施加部115基于随着时间的经过而变大的第二直流电流idc2与电流信息获取部112计算出的δ轴电流iδ之间的偏差来计算第二直流电压Vdc2。对应于随着时间的经过而第二直流电流idc2变大的情况，第二直流电压Vdc2也随着时间的经过而变大。检查电压施加部115从电力转换电路10向电动机3施加包含磁极位置估计部120生成的第二搜索电压Vinj2和第二直流电压Vdc2的第二检查电压。例如，检查电压施加部115将第二搜索电压Vinj2与第二直流电压Vdc2相加，计算出沿着δ轴的第二检查电压V22。检查电压施加部115将第二检查电压V22作为δ轴电压指令Vδ_ref输出到PWM控制部114。

检查电压施加部115例如可以使用第二直流电流idc2与δ轴电流iδ的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来算出第二直流电压Vdc2，对第二直流电流idc2与δ轴电流iδ的偏差进行比例运算来算出第二直流电压Vdc2。

限制控制部116基于零与电动机3的转子的旋转角频率ω的偏差算出第二限制电流i21，基于第二限制电流i21与电流信息获取部112算出的γ轴电流iγ的偏差，算出沿着γ轴的第二限制电压V21。限制控制部116将第二限制电压V21作为γ轴电压指令Vγ_ref输出到PWM控制部114。

限制控制部116例如使用零与旋转角频率ω的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来算出第二限制电流i21。限制控制部116例如使用第二限制电流i21与γ轴电流iγ的偏差进行比例运算、积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算第二限制电压V21。

磁极位置估计部120从电力转换电路10向电动机3施加交流的第二搜索电压，基于与第二搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二搜索电流来估计磁极位置。磁极位置估计部120也可以将沿着δ轴的第二搜索电压Vinj2包含于第二检查电压V22而从电力转换电路10施加于电动机3，基于第二搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置。

例如，搜索电压重叠部121将第二搜索电压Vinj2输出至检查电压施加部115。与此相应地，如上所述，检查电压施加部115将第二搜索电压Vinj2与第二直流电压Vdc2相加来计算第二检查电压V22。由此，在第二检查电压V22中包含第二搜索电压Vinj2。

坐标转换部122对电流信息获取部112算出的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ进行向使γδ坐标系旋转+45°后的坐标系的转换，算出电流iδ21、电流iδ22。电流iδ21是通过施加第二检查电压V22而在电力转换电路10与电动机3之间流动的电流中的、沿着相对于δ轴-45°的方向的分量。电流iδ22是通过施加第二检查电压V22而在电力转换电路10与电动机3之间流动的电流中的、沿着相对于δ轴+45°的方向的分量。另外，相对于δ轴-45°的方向相当于相对于γ轴为+45°的方向。另外，相对于δ轴+45°的方向相当于相对于γ轴反转-45°的方向。因此，与计算上述iγ11和iγ12的情况相同，也可以进行向使γδ坐标系旋转-45°的坐标系的转换，代替电流iδ21、iδ22而计算电流iδ11(相对于γ轴为-45°方向的分量)、iδ12(相对于γ轴为+45°方向的分量)，并基于电流iδ11、iδ12进行基于电流iδ21、iδ22的后述的运算。

搜索电流提取部123通过带通滤波器处理等，提取电流iδ21中的与第二搜索电压Vinj2对应的分量即第二搜索电流ih21，并计算其振幅。搜索电流提取部123通过带通滤波器处理等，提取电流iδ22中的与第二搜索电压Vinj2对应的分量即第二搜索电流ih22，并计算其振幅。

磁极位置估计部120以缩小第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅的偏差的方式计算出γ轴的旋转角频率ω，对旋转角频率ω进行积分来计算磁极位置θ。例如，磁极位置估计部120使用第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅的偏差进行积分运算、比例/积分运算、比例/积分/微分运算、积分-比例(I-P)运算等来计算旋转角频率ω。

即使在将沿着δ轴的第二搜索电压Vinj2包含于第二检查电压V22的情况下，在γ轴通过磁极位置的情况下，电感的值相对于磁极位置的±90°的方向线对称地变化，因此第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅的偏差成为零，将第二搜索电流ih21与第二搜索电流ih22合成后的第二搜索电流ih20的大小成为极大或极小。图9是例示生成第二电感曲线时的磁极位置的估计原理的示意图。在γ轴偏离磁极位置的情况下(δ轴偏离q轴的情况下)，在第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅之间产生差。例如，如图9的(a)所示，在γ轴相对于磁极位置(图中的d轴)向正方向(朝向图中的q轴的方向)偏移的情况下，如果d轴的电感Ld比q轴的电感Lq小，则第二搜索电流ih22的振幅比第二搜索电流ih21的振幅大。通过以缩小第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅的偏差的方式计算出γ轴的旋转角频率ω，对旋转角频率ω进行积分而算出的γ轴的位置接近经过磁极位置的d轴的位置。

如图9的(b)所示，当γ轴与d轴一致时，第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅相等。在该状态下，γ轴的旋转角频率ω成为磁极的旋转角频率ω的估计结果，旋转角频率ω的积分结果成为磁极位置θ的估计结果。

这样，即使在将沿着δ轴的第二搜索电压Vinj2包含于第二检查电压V22的情况下，也与将沿着γ轴的第一搜索电压Vinj1包含于第一检查电压V11的情况同样地，能够估计磁极的旋转角频率ω和磁极位置θ。

返回图8，PWM控制部114基于检查电压施加部115输出的δ轴电压指令Vδ_ref、限制控制部116输出的γ轴电压指令Vγ_ref、磁极位置估计部120估计出的磁极位置θ，计算固定坐标系中的电压指令矢量，对固定坐标系中的电压指令矢量进行二相三相转换，计算U相、V相以及W相的各相的电压指令。PWM控制部114切换多个开关元件17的接通/断开，以便将与U相的电压指令对应的电压施加于电动机3的U相，将与V相的电压指令对应的电压施加于电动机3的V相，将与W相的电压指令对应的电压施加于电动机3的W相。

曲线生成部130根据第二检查电压V22和与第二检查电压V22相应地流过电力转换电路10与电动机3之间的第二检查电流i22(参照图4)的关系，生成表示沿着δ轴(第二坐标轴)的电流与电感的关系的第二电感曲线PLδ。例如，曲线生成部130基于包含上述第二搜索电压Vinj2的第二检查电压V22与包含第二搜索电流ih20的第二检查电流i22的关系，生成第二电感曲线PLδ。

例如，电感计算部131基于作为第二搜索电压Vinj2的振幅的搜索电压振幅Vh2、第二搜索电流ih20的振幅、以及第二搜索电压的频率fh2来计算第二电感Lδ。如上所述，在γ轴与d轴一致的状态下计算出的第二电感Lδ相当于q轴的电感Lq。关联处理部132将第二电感Lδ、与第二检查电流i22的大小相当的第二直流电流idc2关联地存储在曲线存储部118中。按照随着时间的经过而变大的第二直流电流idc2的值，将第二电感Lδ和第二直流电流idc2关联的记录被存储在曲线存储部118中，由此在曲线存储部118中保存第二电感曲线PLδ。

在随着时间的经过而第二直流电流idc2向正方向变大的情况、和随着时间的经过而第二直流电流idc2向负方向变大的情况下，第二直流电流idc2的大小与第二电感Lδ的关系可以视为相等。因此，检查电压施加部115也可以针对正方向和负方向中的任一方进行随着时间的经过而增大第二直流电流idc2的情况。图10是例示第二直流电流idc2随着时间的经过而向正方向变大的情况下的第二检查电流和第二检查电压的曲线图。图10的(a)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第二检查电流的瞬时值。图10的(b)的横轴表示时间的经过，纵轴表示第二检查电压的瞬时值。图10的(b)表示包含随着时间的经过而向正方向增加的第二直流电压Vdc2和第二搜索电压Vinj2的第二检查电压V22的时间变化。图10的(a)表示与第二检查电压V22的时间变化对应的第二检查电流i22的时间变化。随着第二直流电流idc2向正方向变大，与第二搜索电压Vinj2对应的第二搜索电流ih20的振幅变大。

图11是例示基于图10所示的第二检查电压以及第二检查电流而生成的第二电感曲线的曲线图。图11的横轴表示第二检查电流的大小。若基于图10所示的第二检查电压以及第二检查电流，则生成第二电感Lδ随着第二直流电流idc2向正方向增大而变小的第二电感曲线PLδ。以下，将其称为正方向的第二电感曲线PLδ。如上所述，在随着时间的经过而第二直流电流idc2向负方向变大的情况下，第二直流电流idc2的大小与第二电感Lδ的关系可以视为相等。因此，通过绕纵轴使正方向的第二电感曲线PLδ反转，生成第二直流电流idc2向负方向变大的情况下的第二电感曲线PLδ(负方向的第二电感曲线PLδ)(参照图中的虚线)。上述的电感估计部119在曲线存储部118中保存有第二电感曲线PLδ之后，基于电流信息获取部112计算出的δ轴电流iδ和第二电感曲线PLδ来估计第二电感Lδ。

电感估计部119也可以生成负方向的第二电感曲线PLδ来代替正方向的第二电感曲线PLδ，并使其反转而生成正方向的第二电感曲线PLδ。另外，电感估计部119也可以与第一电感曲线PLγ的生成同样地，实际使第二直流电流idc2变化地生成正方向的第二电感曲线PLδ以及负方向的第二电感曲线PLδ这两者。

另外，检查电压施加部115也可以代替使第一直流电压Vdc1的大小变化，而使第一检查电压V11所包含的交流分量的振幅变化。另外，检查电压施加部115除了使第一直流电压Vdc1的大小变化之外，也可以使第一检查电压V11所包含的交流分量的振幅变化。同样地，检查电压施加部115也可以代替使第二直流电压Vdc2的大小变化，而使第二检查电压V22所包含的交流分量的振幅变化。另外，检查电压施加部115除了使第二直流电压Vdc2的大小变化之外，也可以使第二检查电压V22所包含的交流分量的振幅变化。

图12是例示控制电路100的硬件结构的图。例如控制电路100具备电路190。电路190具有一个以上的处理器191、内存192、存储器193、输入输出端口194和开关控制电路195。

存储器193包括诸如闪存或硬盘之类的非易失性存储介质。存储器193存储有用于使控制电路100执行如下处理的程序：从电力转换电路10向电动机3施加大小随着时间的经过而变化的检查电压；从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机3的旋转；基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机3的电感的关系的电感曲线；基于流过电动机3的电流和电感曲线来估计电感；以及基于电感的估计结果来控制电力转换电路10。例如，存储器193存储有用于使控制电路100构成上述各功能块的程序。

内存192暂时存储从存储器193加载的程序和在该程序的执行过程中生成的数据。处理器191通过执行内存192所存储的程序，使控制电路100作为各功能块发挥功能。输入输出端口194根据来自处理器191的指令，在与电流传感器16之间进行电信号的输入输出。开关控制电路195根据来自处理器191的指令，切换多个开关元件17的接通/断开。以上的硬件结构只是一例，能够适当变更。例如，各功能块的至少任一个也可以由ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)等专用的电路元件构成。

(控制过程)

接着，作为电力转换方法的一例，例示控制电路100执行的控制过程。该控制过程包括：从电力转换电路10向电动机3施加大小随着时间的经过而变化的检查电压；从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机3的旋转；基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与电动机3的电感的关系的电感曲线；基于流过电动机3的电流和电感曲线估计电感；以及基于电感的估计结果来控制电力转换电路10。

从电力转换电路10向电动机3施加检查电压可以包括从电力转换电路10向电动机3施加沿着电动机3中的第一坐标轴、大小随着时间的经过而变化的第一检查电压。从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，也可以包括从电力转换电路10向电动机3施加沿着与第一坐标轴垂直的第二坐标轴的第一限制电压，以限制由第一检查电压的施加引起的电动机3的旋转。生成电感曲线也可以包括：基于第一检查电压和与第一检查电压相应地在电力转换电路10和电动机3之间流动的第一检查电流之间的关系，生成表示沿着第一坐标轴的电流与电感之间的关系的第一电感曲线。估计电感也可以包括：基于沿着第一坐标轴的电流和第一电感曲线来估计与第一坐标轴对应的第一电感。控制电力转换电路10可以包括基于第一电感的估计结果来控制电力转换电路10。

从电力转换电路10向电动机3施加检查电压可以包括：在与向电动机3施加第一检查电压的期间不同的期间，从电力转换电路10向电动机3施加沿着第二坐标轴的第二检查电压。从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，也可以包括从电力转换电路10向电动机3施加沿着第一坐标轴的第二限制电压，以限制由第二检查电压的施加引起的电动机3的旋转。生成电感曲线也可以包括：基于第二检查电压和与第二检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二检查电流之间的关系，进一步生成表示沿着第二坐标轴的电流与电感的关系的第二电感曲线。估计电感也可以包括：基于沿着第二坐标轴的电流和第二电感曲线，进一步估计与第二坐标轴对应的第二电感。控制电力转换电路10可以包括基于第一电感和第二电感的估计结果来控制电力转换电路10。

例如，如图13所示，控制电路100在步骤S01中生成第一电感曲线，在步骤S02中生成第二电感曲线。步骤S01、S02的具体内容将在后面叙述。

接着，控制电路100执行步骤S03、步骤S04。在步骤S03中，电流信息获取部112基于电流传感器16的检测结果获取次级侧电流的信息。例如，电流信息获取部112基于由电流传感器16检测出的U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw，计算γδ坐标系中的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ。在步骤S04中，电感估计部119基于流过电动机3的电流和曲线存储部118所保存的电感曲线来估计电动机3的电感。例如，电感估计部119基于γ轴电流iγ和第一电感曲线PLγ来估计第一电感Lγ，并且基于δ轴电流iδ和第二电感曲线PLδ来估计第二电感Lδ。

接着，控制电路100执行步骤S05、步骤S06。在步骤S05中，驱动控制部111生成用于使电动机3进行所希望的动作的电压指令。例如，驱动控制部111生成上述γ轴电压指令Vγ_ref和δ轴电压指令Vδ_ref。在步骤S06中，磁极位置估计部113基于γ轴电压指令Vγ_ref及δ轴电压指令Vδ_ref、γ轴电流iγ及δ轴电流iδ、电动机3的绕组电阻R、电动机3的第一电感Lγ、电动机3的第二电感Lδ来计算感应电压矢量的方向，并基于感应电压矢量的方向来估计电动机3的磁极的位置。

接着，控制电路100执行步骤S07。在步骤S07中，PWM控制部114基于驱动控制部111计算出的γ轴电压指令Vγ_ref和δ轴电压指令Vδ_ref、和磁极位置估计部113估计出的电动机3的磁极的位置，开始使多个开关元件17接通/断开，以将与γ轴电压指令Vγ_ref和δ轴电压指令Vδ_ref对应的次级侧电压施加于电动机3。然后，控制电路100使处理返回到步骤S03。之后，直到输入电动机3的动作的停止指令为止，控制电路100以规定的控制周期反复执行步骤S03～步骤S07。

图14是例示步骤S01中的第一电感曲线的生成过程的流程图。如图14所示，控制电路100执行步骤S11、步骤S12。在步骤S11中，检查电压施加部115生成随着时间的经过而变大的第一直流电流idc1。在步骤S12中，限制控制部116对零与电动机3的转子的旋转角频率ω的偏差进行比例/积分运算而生成第一限制电流i12。

接着，控制电路100执行步骤S13、步骤S14。在步骤S13中，电流信息获取部112基于电流传感器16的检测结果获取次级侧电流的信息。例如，电流信息获取部112基于由电流传感器16检测出的U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw，计算γδ坐标系中的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ。在步骤S14中，检查电压施加部115对第一直流电流idc1与γ轴电流iγ的偏差进行比例/积分运算而计算出第一直流电压Vdc1。限制控制部116对第一限制电流i12与δ轴电流iδ的偏差进行比例/积分运算来计算第一限制电压V12。

接着，控制电路100执行步骤S15。在步骤S15中，磁极位置估计部120将第一搜索电压Vinj1向检查电压施加部115输出。检查电压施加部115将第一搜索电压Vinj1和第一直流电压Vdc1相加，来算出第一检查电压V11。

接着，控制电路100执行步骤S17。在步骤S17中，检查电压施加部115将第一检查电压V11作为γ轴电压指令Vγ_ref输出到PWM控制部114，限制控制部116将第一限制电压V12作为δ轴电压指令Vδ_ref输出到PWM控制部114。PWM控制部114开始使多个开关元件17接通/断开，以便将与γ轴电压指令Vγ_ref及δ轴电压指令Vδ_ref对应的次级侧电压施加于电动机3。

接着，控制电路100执行步骤S18、步骤S19、步骤S21。在步骤S18中，磁极位置估计部120基于γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ计算上述的第一搜索电流ih11的振幅以及第一搜索电流ih12的振幅。在步骤S19中，磁极位置估计部120以缩小第一搜索电流ih11的振幅与第一搜索电流ih12的振幅的偏差的方式计算γ轴的旋转角频率ω。在步骤S21中，磁极位置估计部120对γ轴的旋转角频率ω进行积分来计算磁极位置θ。

接着，控制电路100执行步骤S22、步骤S23。在步骤S22中，曲线生成部130基于第一检查电压V11和与第一检查电压V11相应地流过电力转换电路10与电动机3之间的第一检查电流i11之间的关系，计算第一电感Lγ。在步骤S23中，曲线生成部130将第一电感Lγ与第一直流电流idc1关联地存储在曲线存储部118中。

接着，控制电路100执行步骤S24。在步骤S24中，曲线生成部130确认在遍及以使第一直流电流idc1变化的方式预先确定的全部频带，第一电感Lγ与第一直流电流idc1的关联是否完成。在步骤S24中，在判定为残留有第一电感Lγ与第一直流电流idc1的关联未完成的频带的情况下，控制电路100使处理返回到步骤S11。之后，控制电路100重复步骤S11～步骤S24，直到遍及第一直流电流idc1的全部频带完成第一电感Lγ与第一直流电流idc1的关联为止。在步骤S24中，在判定为遍及第一直流电流idc1的全部频带完成了第一电感Lγ与第一直流电流idc1的关联的情况下，控制电路100结束处理。

控制电路100对将第一直流电流idc1向正方向增大的情况和使第一直流电流idc1向负方向增大的情况这两者执行以上的过程。由此，在曲线存储部118中保存第一电感曲线PLγ。

图15是例示步骤S02中的第二电感曲线的生成过程的流程图。如图14所示，控制电路100执行步骤S31、步骤S32。在步骤S31中，检查电压施加部115生成随着时间的经过而变大的第二直流电流idc2。在步骤S32中，限制控制部116对零与电动机3的转子的旋转角频率ω的偏差进行比例/积分运算而生成第二限制电流i21。

接着，控制电路100执行步骤S33、步骤S34。在步骤S33中，电流信息获取部112基于电流传感器16的检测结果获取次级侧电流的信息。例如，电流信息获取部112基于由电流传感器16检测出的U相电流iu、V相电流iv以及W相电流iw，计算γδ坐标系中的γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ。在步骤S34中，检查电压施加部115对第二直流电流idc2与δ轴电流iδ的偏差进行比例/积分运算而计算出第二直流电压Vdc2。限制控制部116对第二限制电流i21与γ轴电流iγ的偏差进行比例/积分运算来计算第二限制电压V21。

接着，控制电路100执行步骤S35。在步骤S35中，磁极位置估计部120将第二搜索电压Vinj2输出到检查电压施加部115。检查电压施加部115将第二搜索电压Vinj2与第二直流电压Vdc2相加来计算第二检查电压V22。

接着，控制电路100执行步骤S37。在步骤S37中，检查电压施加部115将第二检查电压V22作为δ轴电压指令Vδ_ref输出到PWM控制部114，限制控制部116将第二限制电压V21作为γ轴电压指令Vγ_ref输出到PWM控制部114。PWM控制部114开始使多个开关元件17接通/断开，以便将与γ轴电压指令Vγ_ref及δ轴电压指令Vδ_ref对应的次级侧电压施加于电动机3。

接着，控制电路100执行步骤S38、步骤S39、步骤S41。在步骤S38中，磁极位置估计部120基于γ轴电流iγ以及δ轴电流iδ计算上述的第二搜索电流ih21的振幅以及第二搜索电流ih22的振幅。在步骤S39中，磁极位置估计部120以缩小第二搜索电流ih21的振幅与第二搜索电流ih22的振幅的偏差的方式计算γ轴的旋转角频率ω。在步骤S41中，磁极位置估计部120对γ轴的旋转角频率ω进行积分来计算磁极位置θ。

接着，控制电路100执行步骤S42、步骤S43。在步骤S42中，曲线生成部130基于第二检查电压V22和与第二检查电压V22相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二检查电流i22的关系，计算第二电感Lδ。在步骤S43中，曲线生成部130将第二电感Lδ与第二直流电流idc2关联地存储在曲线存储部118中。

接着，控制电路100执行步骤S44。在步骤S44中，曲线生成部130确认在遍及以使第二直流电流idc2变化的方式预先确定的全部频带，第二电感Lδ与第二直流电流idc2的关联是否完成。在步骤S44中，在判定为残留有第二电感Lδ与第二直流电流idc2的关联未完成的频带的情况下，控制电路100使处理返回到步骤S31。之后，控制电路100重复步骤S31～步骤S44，直到在遍及第二直流电流idc2的全部频带完成第二电感Lδ与第二直流电流idc2的关联。在步骤S44中，在判定为在遍及第二直流电流的全部频带内完成了第二电感Lδ与第二直流电流idc2的关联的情况下，控制电路100结束处理。

如上所述，控制电路100也可以在使第二直流电流idc2向正方向增大的情况下，执行以上的过程而生成正方向的第二电感曲线PLδ，并使正方向的第二电感曲线PLδ反转而生成负方向的第二电感曲线PLδ。

(实施方式的效果)

如以上所说明的那样，电力转换装置2具备：检查电压施加部115，从电力转换电路10向电动机3施加大小随着时间的经过而变化的检查电压；限制控制部116，从电力转换电路10向电动机3施加限制电压，以限制由检查电压的施加引起的电动机3的旋转；曲线生成部130，基于检查电压和与检查电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的检查电流的关系，生成表示电流与电动机3的电感的关系的电感曲线；电感估计部119，基于流过电动机3的电流和电感曲线来估计电感；以及控制部，基于电感的估计结果来控制电力转换电路10。

在控制电力转换电路10以使电动机3进行所希望的动作时，进行基于电动机3的电感的运算。电动机3的电感由于磁通的饱和而变化。因此，只要不进行考虑了由磁通的饱和引起的电感变化的运算，则有可能因运算结果的误差而导致电动机3的动作的稳定性降低。与此相对，根据本电力转换装置2，由施加检查电压而产生的电动机3的旋转由于限制电压的施加而被限制，因此能够在停止状态下使沿着目标方向的检查电压容易地变化，针对幅度宽的电流范围生成电感曲线。因此，在幅度宽的电流范围内，能够以高可靠性估计电感。因此，能够容易地实现基于可靠性高的电感的估计结果进行控制。

检查电压施加部115也可以从电力转换电路10向电动机3施加沿着电动机3中的第一坐标轴且大小随着时间的经过而变化的第一检查电压V11，限制控制部116从电力转换电路10向电动机3施加沿着与第一坐标轴垂直的第二坐标轴的第一限制电压V12，以限制由第一检查电压V11的施加引起的电动机3的旋转，曲线生成部130基于第一检查电压V11和与第一检查电压V11对应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一检查电流i11的关系，生成表示沿着第一坐标轴的电流与电感的关系的第一电感曲线PLγ，电感估计部119基于沿着第一坐标轴的电流和第一电感曲线PLγ，估计与第一坐标轴对应的第一电感Lγ，控制部可以基于第一电感Lγ的估计结果来控制电力转换电路10。在该情况下，通过使第一限制电压V12与第一检查电压V11的施加方向相互垂直，能够不受第一限制电压V12的影响地使第一检查电压V11较大地变化。因此，能够针对幅度更宽的电流范围生成电感曲线。

也可以还具备估计电动机3的磁极位置θ的磁极位置估计部113，检查电压施加部115将通过估计出的磁极位置θ的方向作为第一坐标轴，将第一检查电压V11从电力转换电路10施加到电动机3。在该情况下，能够以高的可靠性估计与通过磁极位置θ的方向对应的电感。由此，能够进一步提高电动机3的动作的稳定性。

磁极位置估计部113也可以从电力转换电路10向电动机3施加交流的搜索电压，基于与搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的搜索电流来估计磁极位置θ。在该情况下，能够以高可靠性容易地估计磁极位置θ，因此能够以更高的可靠性估计与通过磁极位置θ的方向对应的电感。

磁极位置估计部113也可以将沿着第一坐标轴的搜索电压包含于第一检查电压V11而从电力转换电路10施加于电动机3，曲线生成部130可以基于包含搜索电压的第一检查电压V11与包含搜索电流的第一检查电流i11的关系，生成第一电感曲线PLγ。在该情况下，能够将搜索电压作为第一检查电压V11的一部分有效利用。

磁极位置估计部113也可以基于搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置θ。在该情况下，能够更容易地估计磁极位置θ。

检查电压施加部115也可以将包含搜索电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压的第一检查电压V11从电力转换电路10施加于电动机3。在该情况下，能够有效地利用搜索电压，并且容易地使第一检查电压V11的大小变化。

检查电压施加部115也可以将包含交流电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压的第一检查电压V11从电力转换电路10施加于电动机3。在该情况下，能够抑制由交流电压引起的电动机3的振动，并且容易地使第一检查电压V11的大小变化。

检查电压施加部115也可以从电力转换电路10向电动机3施加包含振幅随着时间的经过而变化的交流电压的第一检查电压V11。在该情况下，能够容易地使第一检查电压V11的大小变化。

检查电压施加部115也可以在与使第一检查电压V11施加于电动机3的期间不同的期间，从电力转换电路10向电动机3施加沿着第二坐标轴的第二检查电压V22，限制控制部116可以从电力转换电路10向电动机3施加沿着第一坐标轴的第二限制电压V21，以限制由第二检查电压V22的施加引起的电动机3的旋转，曲线生成部130可以基于第二检查电压V22和与第二检查电压V22相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二检查电流i22的关系，进一步生成表示沿着第二坐标轴的电流与电感的关系的第二电感曲线PLδ，电感估计部119可以基于沿着第二坐标轴的电流和第二电感曲线PLδ，进一步估计与第二坐标轴对应的第二电感Lδ，控制部可以基于第一电感Lγ以及第二电感Lδ的估计结果来控制电力转换电路10。在该情况下，能够在幅度宽的电流范围内以高可靠性来估计第一电感Lγ以及第二电感Lδ这两者。因此，能够容易地实现基于可靠性更高的电感的估计结果进行控制。

也可以还具备估计电动机3的磁极位置θ的磁极位置估计部113，检查电压施加部115将通过估计出的磁极位置θ的方向设为第一坐标轴，将第一检查电压V11从电力转换电路10施加于电动机3，将第二检查电压V22从电力转换电路10施加于电动机3。在该情况下，能够以高可靠性估计与通过磁极位置θ的方向对应的电感和与通过磁极位置θ的方向垂直的方向对应的电感。由此，能够进一步提高电动机3的动作的稳定性。

磁极位置估计部113也可以从电力转换电路10向电动机3施加交流的搜索电压，基于与搜索电压相应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的搜索电流来估计磁极位置θ。在该情况下，能够以高可靠性容易地估计磁极位置θ，因此能够以更高的可靠性估计与通过磁极位置θ的方向对应的电感。

也可以是，在第一检查电压V11被施加于电动机3的期间，磁极位置估计部113将沿着第一坐标轴的第一搜索电压Vinj1包含于第一检查电压V11而从电力转换电路10施加于电动机3，基于与第一搜索电压Vinj1对应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第一搜索电流ih12来估计磁极位置θ，曲线生成部130基于包含第一搜索电压Vinj1的第一检查电压V11与包含第一搜索电流ih12的第一检查电流i11的关系，生成第一电感曲线PLγ，在第二检查电压V22被施加于电动机3的期间，磁极位置估计部113将沿着第二坐标轴的第二搜索电压Vinj2包含于第二检查电压V22而从电力转换电路10施加于电动机3，并基于与第二搜索电压Vinj2对应地在电力转换电路10与电动机3之间流动的第二搜索电流ih22来估计磁极位置θ，曲线生成部130基于包含第二搜索电压Vinj2的第二检查电压V22与包含第二搜索电流ih22的第二检查电流i22的关系，来生成第二电感曲线PLδ。在该情况下，能够将第一搜索电压Vinj1作为第一检查电压V11的一部分有效利用，将第二搜索电压Vinj2作为第二检查电压V22的一部分有效利用。

磁极位置估计部113也可以基于第一搜索电流ih12的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置θ，并基于第二搜索电流ih22的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置θ。在该情况下，能够更容易地估计磁极位置θ。

检查电压施加部115也可以从电力转换电路10向电动机3施加包含第一搜索电压Vinj1和大小随着时间的经过而变化的第一直流电压Vdc1的第一检查电压V11，并从电力转换电路10向电动机3施加包含第二搜索电压Vinj2和大小随着时间的经过而变化的第二直流电压Vdc2的第二检查电压V22。在该情况下，能够有效地利用第一搜索电压Vinj1以及第二搜索电压Vinj2，并且容易地使第一检查电压V11以及第二检查电压V22的大小变化。

以上，对实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所例示的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当变更。例如，电动机3也可以具备输出与磁极位置相关的信息的传感器。作为传感器的具体例子，可举出脉冲发生器等。在传感器为绝对型的脉冲发生器的情况下，能够基于脉冲发生器的输出检测磁极位置，基于磁极位置的检测结果计算旋转角频率ω，基于磁极位置的检测结果和旋转角频率ω的计算结果生成限制电压。在传感器为增量型的脉冲发生器的情况下，基于搜索电压以及搜索电流来估计初始磁极位置。能够基于初始磁极位置的估计结果和脉冲发生器的输出即增量脉冲的累计来检测磁极位置，基于增量脉冲的每个规定时间的计数值来计算旋转角频率ω，并基于磁极位置的检测结果和旋转角频率ω的计算结果来生成限制电压。

符号说明

3…电动机、2…电力转换装置、10…电力转换电路、111…驱动控制部、113…磁极位置估计部、114…PWM控制部、119…电感估计部、115…检查电压施加部、116…限制控制部、130…曲线生成部、V11…第一检查电压、V12…第一限制电压、PLγ…第一电感曲线、Lγ…第一电感、Vinj1…第一搜索电压、Vdc1…第一直流电压、i11…第一检查电流、V12…第一限制电压、ih11…第一搜索电流、ih12…第一搜索电流、θ…磁极位置、V22…第二检查电压、PLδ…第二电感曲线、Lδ…第二电感、Vinj2…第二搜索电压、Vdc2…第二直流电压、i22…第二检查电流、V21…第二限制电压、ih21…第二搜索电流、ih22…第二搜索电流。

Claims (18)

1.一种电力转换装置，包括：

检查电压施加部，从电力转换电路向电动机施加检查电压，该检查电压的大小随着时间的经过而变化；

限制控制部，从所述电力转换电路向所述电动机施加限制电压，以限制由所述检查电压的施加引起的所述电动机的旋转；

曲线生成部，基于所述检查电压和与所述检查电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与所述电动机的电感之间的关系的电感曲线；

电感估计部，基于流过所述电动机的电流和所述电感曲线来估计所述电感；以及

控制部，基于所述电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部从所述电力转换电路向所述电动机施加第一检查电压，所述第一检查电压沿着所述电动机中的第一坐标轴，且其大小随着时间的经过而变化，

所述限制控制部从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着与所述第一坐标轴垂直的第二坐标轴的第一限制电压，以限制由所述第一检查电压的施加引起的所述电动机的旋转，

所述曲线生成部基于所述第一检查电压和与所述第一检查电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第一检查电流的关系，生成表示沿着所述第一坐标轴的电流与所述电感之间的关系的第一电感曲线，

所述电感估计部基于沿着所述第一坐标轴的电流和所述第一电感曲线来估计与所述第一坐标轴对应的第一电感，

所述控制部基于所述第一电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

3.如权利要求2所述的电力转换装置，其中，

还包括磁极位置估计部，该磁极位置估计部估计所述电动机的磁极位置，

所述检查电压施加部将经过估计出的所述磁极位置的方向作为所述第一坐标轴，将所述第一检查电压从所述电力转换电路施加到所述电动机。

4.如权利要求3所述的电力转换装置，其中，

所述磁极位置估计部从所述电力转换电路向所述电动机施加交流的搜索电压，并基于与所述搜索电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的搜索电流来估计所述磁极位置。

5.如权利要求4所述的电力转换装置，其中，

所述磁极位置估计部将沿着所述第一坐标轴的搜索电压包含到所述第一检查电压中，以从所述电力转换电路施加到所述电动机，

所述曲线生成部基于包含所述搜索电压的所述第一检查电压与包含所述搜索电流的所述第一检查电流之间的关系，生成所述第一电感曲线。

6.如权利要求4或5所述的电力转换装置，其中，

所述磁极位置估计部基于所述搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计磁极位置。

7.如权利要求5所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部从所述电力转换电路向所述电动机施加所述第一检查电压，所述第一检查电压包含所述搜索电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压。

8.如权利要求2至4中任一项所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部从所述电力转换电路向所述电动机施加所述第一检查电压，所述第一检查电压包含交流电压和大小随着时间的经过而变化的直流电压。

9.如权利要求2至5中任一项所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部从所述电力转换电路向所述电动机施加所述第一检查电压，所述第一检查电压包含振幅随着时间的经过而变化的交流电压。

10.如权利要求2所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部在与将所述第一检查电压施加于所述电动机的期间不同的期间，从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着所述第二坐标轴的第二检查电压，

所述限制控制部从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着所述第一坐标轴的第二限制电压，以限制由所述第二检查电压的施加引起的所述电动机的旋转，

所述曲线生成部还基于所述第二检查电压和与所述第二检查电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第二检查电流的关系，生成表示沿着所述第二坐标轴的电流与所述电感的关系的第二电感曲线，

所述电感估计部还基于沿着所述第二坐标轴的电流和所述第二电感曲线，估计与所述第二坐标轴对应的第二电感，

所述控制部基于所述第一电感以及所述第二电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

11.如权利要求10所述的电力转换装置，其中，

还包括磁极位置估计部，该磁极位置估计部估计所述电动机的磁极位置，

所述检查电压施加部将经过估计出的所述磁极位置的方向作为所述第一坐标轴，将所述第一检查电压从所述电力转换电路施加到所述电动机，将所述第二检查电压从所述电力转换电路施加到所述电动机。

12.如权利要求11所述的电力转换装置，其中，

所述磁极位置估计部从所述电力转换电路向所述电动机施加交流的搜索电压，并基于与所述搜索电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的搜索电流来估计所述磁极位置。

13.如权利要求12所述的电力转换装置，其中，

在所述第一检查电压施加于所述电动机的期间内，

所述磁极位置估计部将沿着所述第一坐标轴的第一搜索电压包含到所述第一检查电压中，以从所述电力转换电路施加到所述电动机，基于与所述第一搜索电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第一搜索电流来估计所述磁极位置，并且

所述曲线生成部基于包含所述第一搜索电压的所述第一检查电压与包含所述第一搜索电流的所述第一检查电流之间的关系，生成所述第一电感曲线，

在所述第二检查电压施加于所述电动机的期间内，

所述磁极位置估计部将沿着所述第二坐标轴的第二搜索电压包含到所述第二检查电压中，以从所述电力转换电路施加于所述电动机，基于与所述第二搜索电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第二搜索电流来估计所述磁极位置，并且

所述曲线生成部基于包含所述第二搜索电压的所述第二检查电压与包含所述第二搜索电流的所述第二检查电流之间的关系，生成所述第二电感曲线。

14.如权利要求13所述的电力转换装置，其中，

所述磁极位置估计部基于所述第一搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计所述磁极位置，基于所述第二搜索电流的大小成为极大或极小的方向来估计所述磁极位置。

15.如权利要求13或14所述的电力转换装置，其中，

所述检查电压施加部从所述电力转换电路向所述电动机施加所述第一检查电压，所述第一检查电压包含所述第一搜索电压和大小随着时间的经过而变化的第一直流电压，从所述电力转换电路向述电动机施加所述第二检查电压，所述第二检查电压包含所述第二搜索电压和大小随着时间的经过而变化的第二直流电压。

16.一种电力转换方法，包括：

从电力转换电路向电动机施加检查电压，该检查电压的大小随着时间的经过而变化；

从所述电力转换电路向所述电动机施加限制电压，以限制由所述检查电压的施加引起的所述电动机的旋转；

基于所述检查电压和与所述检查电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的检查电流之间的关系，生成表示电流与所述电动机的电感之间的关系的电感曲线；

基于流过所述电动机的电流和所述电感曲线来估计所述电感；以及

基于所述电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

17.如权利要求16所述的电力转换方法，其中，

从所述电力转换电路向所述电动机施加所述检查电压包括：从所述电力转换电路向所述电动机施加第一检查电压，所述第一检查电压沿着所述电动机中的第一坐标轴、且其大小随着时间的经过而变化；

从所述电力转换电路向所述电动机施加所述限制电压包括：从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着与所述第一坐标轴垂直的第二坐标轴的第一限制电压，以限制由所述第一检查电压的施加引起的所述电动机的旋转，

生成所述电感曲线包括：基于所述第一检查电压和与所述第一检查电压相应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第一检查电流之间的关系，生成表示沿着所述第一坐标轴的电流与所述电感之间的关系的第一电感曲线，

估计所述电感包括：基于沿着所述第一坐标轴的电流和所述第一电感曲线来估计与所述第一坐标轴对应的第一电感，

控制所述电力转换电路包括：基于所述第一电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

18.如权利要求17所述的电力转换方法，其中，

从所述电力转换电路向所述电动机施加所述检查电压包括：在与将所述第一检查电压施加于所述电动机的期间不同的期间，从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着所述第二坐标轴的第二检查电压，

从所述电力转换电路向所述电动机施加所述限制电压包括：从所述电力转换电路向所述电动机施加沿着所述第一坐标轴的第二限制电压，以限制由所述第二检查电压的施加引起的所述电动机的旋转，

生成所述电感曲线包括：基于所述第二检查电压和与所述第二检查电压对应地在所述电力转换电路与所述电动机之间流动的第二检查电流之间的关系，还生成表示沿着所述第二坐标轴的电流与所述电感之间的关系的第二电感曲线，

估计所述电感包括：基于沿着所述第二坐标轴的电流和所述第二电感曲线，还估计与所述第二坐标轴对应的第二电感，

控制所述电力转换电路包括：基于所述第一电感和所述第二电感的估计结果来控制所述电力转换电路。

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